JP2001085330A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非単結晶半導体を
熱再結晶化させ多結晶半導体を得る方法に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for thermally recrystallizing a non-single-crystal semiconductor to obtain a polycrystalline semiconductor.
【0002】[0002]
【従来の技術】気相化学反応法あるいはスパッタ法によ
って得られたアモルファスシリコン半導体を熱再結晶化
させることによって多結晶半導体を得る技術が知られて
いる。2. Description of the Related Art A technique for obtaining a polycrystalline semiconductor by thermally recrystallizing an amorphous silicon semiconductor obtained by a gas phase chemical reaction method or a sputtering method is known.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】気相化学反応法あるい
はスパッタ法によって得られたアモルファスシリコン半
導体を熱再結晶化させることによって多結晶半導体を得
る場合、基板を約600℃の温度で長時間加熱しなければ
ならない。When a polycrystalline semiconductor is obtained by thermally recrystallizing an amorphous silicon semiconductor obtained by a gas phase chemical reaction method or a sputtering method, a substrate is heated at a temperature of about 600 ° C. for a long time. Must.
【0004】基板としては、工業的に安価なガラス基板
を用いるのが好ましいが、ちょうどこの600℃付近がガ
ラス基板の歪点温度であり、熱再結晶化によって得た薄
膜トランジスタを大面積液晶表示装置などに応用しよう
とする場合、このガラス基板の縮みの影響により以下の
ような問題が生じる。イ)熱再結晶化工程におけるガラ
ス基板の縮みが原因で、この工程の後のフォトリソグラ
フィーパターンが変形してしまい後工程のマスク合わせ
が困難になる。ロ)熱再結晶工程におけるガラス基板の
縮みによって、再結晶化した多結晶半導体内部に応力が
発生する。この応力は、多結晶半導体の電気的特性に悪
影響をあたえるという問題が実験的に確かめられてい
る。As the substrate, it is preferable to use an industrially inexpensive glass substrate. However, the temperature around 600 ° C. is the strain point temperature of the glass substrate, and the thin film transistor obtained by thermal recrystallization is used for a large area liquid crystal display device. For example, the following problem occurs due to the shrinkage of the glass substrate. B) Due to shrinkage of the glass substrate in the thermal recrystallization step, the photolithography pattern after this step is deformed, making it difficult to align the mask in the subsequent step. B) Shrinkage of the glass substrate in the thermal recrystallization step generates stress inside the recrystallized polycrystalline semiconductor. It has been experimentally confirmed that this stress adversely affects the electrical characteristics of the polycrystalline semiconductor.
【0005】[0005]
【発明の目的】本発明は、気相化学反応法あるいはスパ
ッタ法などにより得られた非単結晶半導体を熱再結晶化
させることによって多結晶半導体を得る工程において問
題となる、ガラス基板の縮みの問題を解決すること、並
びに前記ガラス基板の縮みが原因である、熱再結晶化工
程における多結晶半導体中の応力の発生を最小に抑え、
この基板上に設けられる半導体よりなる半導体装置の電
気的特性を向上させることを発明の目的とする。An object of the present invention is to reduce the shrinkage of a glass substrate, which is a problem in the step of obtaining a polycrystalline semiconductor by thermally recrystallizing a non-single-crystal semiconductor obtained by a gas phase chemical reaction method or a sputtering method. To solve the problem, and due to the shrinkage of the glass substrate, minimize the occurrence of stress in the polycrystalline semiconductor in the thermal recrystallization step,
It is an object of the present invention to improve the electrical characteristics of a semiconductor device made of a semiconductor provided on this substrate.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板を
該ガラス基板の歪点以下の温度で熱処理する工程と、前
記熱処理されたガラス基板上に非単結晶半導体を設ける
工程と、前記ガラス基板上に設けられた非単結晶半導体
を加熱することにより多結晶化させる工程を有すること
を特徴とする半導体作製方法である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a step of heat-treating a glass substrate at a temperature below the strain point of the glass substrate, a step of providing a non-single-crystal semiconductor on the heat-treated glass substrate, A semiconductor manufacturing method including a step of heating a non-single-crystal semiconductor provided over a substrate to polycrystallize the semiconductor.
【0007】ガラス基板をその歪点以下の温度で熱処理
するのは、このガラス基板上に設けられる非単結晶半導
体を多結晶化する工程において加えられる熱に対しての
ガラス基板の縮みを最小にし、さらにこのことによっ
て、このガラス基板上に設けられる半導体の電気的特性
を向上させるためである。The heat treatment of the glass substrate at a temperature below its strain point minimizes shrinkage of the glass substrate due to heat applied in the step of polycrystallizing a non-single-crystal semiconductor provided on the glass substrate. This is to improve the electrical characteristics of the semiconductor provided on the glass substrate.
【0008】これは、熱再結晶化の再に加えられる熱に
よるガラス基板の縮みによって、このガラス基板上で熱
再結晶化された多結晶半導体中に応力が発生し、この応
力が原因でこの基板上に作製される多結晶半導体中の界
面準位が高くなってしまい、多結晶半導体の電気的特性
が低下してしまうという実験事実に基づくものである。This is because stress is generated in the polycrystalline semiconductor thermally recrystallized on the glass substrate due to the shrinkage of the glass substrate due to the heat applied in the recrystallization. This is based on the experimental fact that an interface state in a polycrystalline semiconductor formed over a substrate is increased and electrical characteristics of the polycrystalline semiconductor are reduced.
【0009】熱処理するのは、ガラス基板を予め熱する
ことによってガラス基板の熱に対する性質を変えるため
である。The purpose of the heat treatment is to change the properties of the glass substrate against heat by preheating the glass substrate.
【0010】この熱処理の際の加熱は、電気炉において
大気圧の不活性気体中で行なってもよいが、水素を添加
した雰囲気中においてこの熱処理を行なうと基板の洗浄
を同時に行なうことができる。Heating in this heat treatment may be performed in an electric furnace in an inert gas at atmospheric pressure. However, when this heat treatment is performed in an atmosphere containing hydrogen, the substrate can be washed at the same time.
【0011】また、非単結晶半導体を加熱することによ
り熱再結晶化させる工程は電気炉において大気圧の不活
性気体中で行なうものである。Further, the step of thermally recrystallizing a non-single-crystal semiconductor by heating it is performed in an electric furnace in an inert gas at atmospheric pressure.
【0012】再結晶化させる工程における加熱を不活性
気体中で行なうことは、重要である。なぜならば、半導
体が熱再結晶化の過程において気体(例えば酸素)と反応
することは、防がなければならないからである。It is important that the heating in the recrystallization step be performed in an inert gas. This is because it is necessary to prevent the semiconductor from reacting with a gas (eg, oxygen) in the process of thermal recrystallization.
【0013】ここでいう非単結晶半導体とは、アモルフ
ァス状態,セミアモルファス状態,及びに微結晶状態に
ある非単結晶半導体を指すもので、多結晶状態を含むも
のではない。The term "non-single-crystal semiconductor" used herein refers to a non-single-crystal semiconductor in an amorphous state, a semi-amorphous state, and a microcrystalline state, and does not include a polycrystalline state.
【0014】また上記微結晶状態というのは、アモルフ
ァス状態の中に結晶状態が散在している状態を指すもの
である。The microcrystalline state refers to a state in which a crystalline state is scattered in an amorphous state.
【0015】熱処理されたガラス基板上に非単結晶半導
体を設ける工程というのは、気相化学反応法, スパッタ
法, 真空蒸着法, イオンクラスタービーム法, 分子線エ
ピキタシー法,レーザーアブレーション法などを使用し
て非単結晶半導体を作製することをいうのである。The step of providing a non-single-crystal semiconductor on a heat-treated glass substrate uses a gas phase chemical reaction method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, an ion cluster beam method, a molecular beam epitaxy method, a laser ablation method, or the like. This means that a non-single-crystal semiconductor is manufactured.
【0016】ガラスの歪点は、ガラスの粘度が4×1014p
oise(logη=14.5)のときの温度として定義される。The strain point of the glass is that the viscosity of the glass is 4 × 10 14 p
Defined as the temperature when oise (logη = 14.5).
【0017】[0017]
【実施例】〔実施例1〕本実施例において用いたガラス
基板は、旭硝子のAN-2ノンアルカリガラスで、このガラ
スの歪点は616℃である。EXAMPLES Example 1 The glass substrate used in this example was Asahi Glass's AN-2 non-alkali glass, and the strain point of this glass was 616 ° C.
【0018】まずこのガラス基板に対して610℃の温度
で12時間の熱処理を行った。熱処理の方法は、電気炉に
おいて大気圧の不活性気体(N2)中で行なうものである
が、水素が添加された減圧状態にある不活性気体の雰囲
気中で行なってもよい。First, a heat treatment was performed on the glass substrate at a temperature of 610 ° C. for 12 hours. Although the heat treatment is performed in an electric furnace in an inert gas at atmospheric pressure (N 2 ), the heat treatment may be performed in an inert gas atmosphere in a reduced pressure state to which hydrogen has been added.
【0019】つぎに、スパッタ法によりSi02膜を200nm
の厚さに形成してから、その上にPCVD法によりa-Si膜を
100nmの厚さに堆積して、600℃の温度で96時間の時間を
かけa-Si膜の熱再結晶化を行った。熱再結晶化は、電気
炉において大気圧の不活性気体(N2)中で行なうものであ
る。[0019] Next, the Si0 2 film by sputtering 200nm
A-Si film on it by PCVD.
The a-Si film was deposited at a thickness of 100 nm and thermally recrystallized at a temperature of 600 ° C. for 96 hours. The thermal recrystallization is performed in an inert gas (N 2 ) at atmospheric pressure in an electric furnace.
【0020】以上が本発明の実施例であるが、以下実験
デーダを示し本発明の効果を明らかにする。The above is an embodiment of the present invention. Experimental data will be shown below to clarify the effects of the present invention.
【0021】まず、本発明の目的の一つである加熱時の
ガラス基板の縮みを防ぐことについての実験結果を示
す。First, the results of an experiment for preventing shrinkage of a glass substrate during heating, which is one of the objects of the present invention, will be described.
【0022】図1は、本実施例において用いた熱処理し
たガラス基板(AN-2ノンアルカリガラス)(A)と、同じ材
質のガラス基板において熱処理を行わなかった場合(B)
における、ガラスの縮み率の温度依存性を示したもので
ある。FIG. 1 shows the glass substrate (AN-2 non-alkali glass) subjected to the heat treatment used in the present embodiment (A) and the glass substrate of the same material without the heat treatment (B).
3 shows the temperature dependence of the shrinkage ratio of the glass.
【0023】図1より明らかなように熱処理したガラス
基板(A)の縮みは、熱処理しなかったガラス基板(B)の縮
みの1/5以下であることがわかる。As is apparent from FIG. 1, the shrinkage of the heat-treated glass substrate (A) is 1/5 or less of the shrinkage of the glass substrate (B) not heat-treated.
【0024】また、縮みは活性形の温度依存性をもって
おり、温度上昇に従って、指数的に増加する傾向がある
ことがわかる。Further, it can be seen that the shrinkage has a temperature dependence of the active form, and tends to increase exponentially as the temperature rises.
【0025】図2は、本実施例と同じように610℃の温
度で12時間の熱処理を行ったガラス基板(AN-2ノンアル
カリガラス)(A)と未処理のガラス基板(AN-2ノンアルカ
リガラス)(B)を一定の加熱温度600℃で加熱した場合に
おける、ガラスの縮み率の加熱時間への依存性を示すも
のである。FIG. 2 shows a glass substrate (AN-2 non-alkali glass) (A) heat-treated at a temperature of 610 ° C. for 12 hours and an untreated glass substrate (AN-2 non-alkali glass). This shows the dependence of the shrinkage rate of the glass on the heating time when the alkali glass (B) is heated at a constant heating temperature of 600 ° C.
【0026】図2より明らかなようにガラス縮みは、最
初の数時間が一番大きく、加熱時間が長くなると飽和し
ていく傾向が見られる。As apparent from FIG. 2, the glass shrinkage tends to be the largest for the first few hours, and tends to be saturated as the heating time becomes longer.
【0027】96時間加熱した場合、熱処理をしないAN-2
ノンアルカリガラス(B)の縮みは約2000ppmで、熱処理を
したAN-2ノンアルカリガラス(A)の縮みは約500ppmであ
った。When heated for 96 hours, no heat treatment is applied to AN-2
The shrinkage of the non-alkali glass (B) was about 2000 ppm, and the shrinkage of the heat-treated AN-2 non-alkali glass (A) was about 500 ppm.
【0028】以上のことよりガラス基板を前もって熱処
理することによって、ガラス基板上に設けられる非単結
晶半導体を多結晶化する工程において加えられる熱に対
してのガラス基板の縮みを最小にできることがわかる。From the above, it can be understood that the heat treatment of the glass substrate in advance can minimize the shrinkage of the glass substrate due to the heat applied in the step of polycrystallizing the non-single-crystal semiconductor provided on the glass substrate. .
【0029】また実験データより求めたガラス基板(AN-
2ノンアルカリガラス)の活性エネルギーは0.08eV程度
で、AN-2ノンアルカリガラスの転移点温度(668℃)に対
応しており、これはガラスの性質に関係しているものと
考えられる。Further, the glass substrate (AN-
The activation energy of (2 non-alkali glass) is about 0.08 eV, corresponding to the transition temperature (668 ° C.) of AN-2 non-alkali glass, which is considered to be related to the properties of the glass.
【0030】この実験データより活性エネルギーを求め
るのには、図1に示されるグラフの直線を表す式である
R=Aexp(-Ea/kT)の関係式を用いた。Aは比例定数、E
aは活性エネルギー、kはボルツマン定数である。[0030] to determine the activation energy from the experimental data, using the relational expression R = Aexp (-E a / kT ) is an equation representing a straight line in the graph shown in FIG. A is the proportionality constant, E
a is the activation energy and k is the Boltzmann constant.
【0031】図3は、本実施例である熱処理したガラス
基板(AN-2ノンアルカリガラス)上に、スパッタ法により
SiO2膜を200nmの厚さに形成し、その上にPCVD法によりa
-Si膜を100nmの厚さに堆積して、600℃の温度で96時間
の時間をかけa-Si膜の熱再結晶化を行った半導体(a)
と、本実施例におけるガラス基板の熱処理を行なわず、
この基板上にスパッタ法によりSiO2膜を200nmの厚さに
形成してから、その上にPCVD法によりa-Si膜を100nmの
厚さに堆積して、600℃の温度で96時間の時間をかけa-S
i膜の熱再結晶化を行った半導体(b)と、石英基板上にス
パッタ法によりSiO 2膜を200nmの厚さに形成してから、
その上にPCVD法によりa-Si膜を100nmの厚さに堆積し
て、600℃の温度で96時間の時間をかけa-Si膜の熱再結
晶化を行った半導体(c)の3種類の半導体について、そ
のラマンスペクトルの基板依存性を示したものである。
図3における縦軸の相対強度は結晶性の強さを表すもの
である。FIG. 3 shows a heat-treated glass according to the present embodiment.
On a substrate (AN-2 non-alkali glass) by sputtering
SiOTwoA film is formed to a thickness of 200 nm, and a
-Si film is deposited to a thickness of 100nm, and at a temperature of 600 ° C for 96 hours
Semiconductors after thermal recrystallization of a-Si film over a long time (a)
And without performing the heat treatment of the glass substrate in this embodiment,
On this substrate, SiOTwo200nm thick film
After formation, an a-Si film with a thickness of 100 nm is
Deposit to a thickness and spend 96 hours at 600 ° C for a-S
A semiconductor (b) with a thermally recrystallized i-film and a quartz substrate
SiO by putter method TwoAfter forming the film to a thickness of 200 nm,
A-Si film is deposited on top of it by PCVD to a thickness of 100 nm.
At a temperature of 600 ° C for 96 hours,
The three types of semiconductors (c) that have been crystallized
2 shows the dependence of the Raman spectrum on the substrate.
The relative intensity on the vertical axis in FIG. 3 indicates the degree of crystallinity.
It is.
【0032】図3より明らかなごとく、その歪み点以下
の温度で熱処理しなかったガラス基板上に設けられた多
結晶シリコン半導体(b)、並びに石英基板上に設けられ
た多結晶シリコン半導体(c)の膜に比べて、本実施例で
ある、その歪み点以下の温度で熱処理したガラス基板上
に設けられた多結晶シリコン半導体(a)の膜の結晶性は
著しく強く、またそのピークも石英基板上に設けられた
多結晶シリコン半導体と同じ位置に鋭くに出ているのが
わかる。As apparent from FIG. 3, the polycrystalline silicon semiconductor (b) provided on the glass substrate which was not heat-treated at a temperature lower than the strain point and the polycrystalline silicon semiconductor (c) provided on the quartz substrate ), The crystallinity of the film of the polycrystalline silicon semiconductor (a) provided on the glass substrate heat-treated at a temperature equal to or lower than the strain point in this example is extremely strong, and its peak is also quartz. It can be seen that it sharply comes out at the same position as the polycrystalline silicon semiconductor provided on the substrate.
【0033】従来、熱再結晶化によるものでは、石英基
板上に設けられた多結晶シリコン半導体が最良のものと
されていた、よってその歪み点以下の温度で熱処理した
ガラス基板上に設けられた多結晶シリコン半導体(a)の
膜のラマンスペクトルのピークが石英基板上に設けられ
た多結晶シリコン半導体(c)と同じ位置に鋭くに出たこ
とは、その歪み点以下の温度で熱処理したガラス基板上
に設けられた多結晶シリコン半導体(a)の膜が純粋に多
結晶シリコン半導体としての特性を持っていることを意
味すると考えられる。Conventionally, in the case of thermal recrystallization, a polycrystalline silicon semiconductor provided on a quartz substrate has been regarded as the best one. Therefore, a polycrystalline silicon semiconductor provided on a glass substrate which has been heat-treated at a temperature lower than its strain point has been used. The sharp peak of the Raman spectrum of the polycrystalline silicon semiconductor (a) film at the same position as the polycrystalline silicon semiconductor (c) provided on the quartz substrate indicates that the glass was heat-treated at a temperature below its strain point. This is considered to mean that the film of the polycrystalline silicon semiconductor (a) provided on the substrate has the characteristics of a pure polycrystalline silicon semiconductor.
【0034】即ち従来は、膜中の内部応力の影響で多結
晶シリコン半導体としての特性が損なわれていたのに対
して、本実施例では、多結晶シリコン半導体中の内部応
力の発生を最小限度に押さえることが出来たので、本来
の多結晶シリコンの特性が表れたのである。That is, while the characteristics of a polycrystalline silicon semiconductor have been impaired by the influence of internal stress in the film in the past, the present embodiment minimizes the generation of internal stress in the polycrystalline silicon semiconductor. As a result, the original characteristics of polycrystalline silicon appeared.
【0035】また、熱処理していないガラス基板上に設
けられた多結晶シリコン半導体(b)は、そのピークが多
結晶シリコンの位置からずれていることもわかる。これ
は内部応力の発生によって多結晶シリコン半導体の特性
が損なわれたためである。It can also be seen that the peak of the polycrystalline silicon semiconductor (b) provided on the glass substrate which has not been heat-treated is shifted from the position of the polycrystalline silicon. This is because the characteristics of the polycrystalline silicon semiconductor were impaired due to the generation of internal stress.
【0036】以上のことより、ガラス基板をその歪み点
以下の温度で熱処理する方法は、この後の加熱過程にお
けるガラス基板の縮みを減少させることのみならず、こ
のガラス基板上に設けられ熱再結晶化される半導体中に
おける内部応力の減少と結晶性の改善に有効な手段であ
ることがわかる。As described above, the method of heat-treating a glass substrate at a temperature equal to or lower than its strain point not only reduces the shrinkage of the glass substrate in the subsequent heating process, but also provides a heat-recovery provided on the glass substrate. It can be seen that this is an effective means for reducing internal stress and improving crystallinity in the semiconductor to be crystallized.
【0037】また、従来基板上に設けられたアモルファ
スシリコン半導体を熱再結晶化して多結晶シリコン半導
体を作る場合、基板として石英基板を用いるのが最良と
されていたが、本実施例より得られたデータによれば、
石英基板上に設けられた多結晶シリコン半導体よりも本
発明の実施例である熱処理したガラス基板上に設けられ
た多結晶シリコン半導体の方がその結晶性が高いという
測定結果が得られた。Further, conventionally, when a polycrystalline silicon semiconductor is produced by thermally recrystallizing an amorphous silicon semiconductor provided on a substrate, it has been considered best to use a quartz substrate as the substrate. According to the data
The measurement result showed that the polycrystalline silicon semiconductor provided on the heat-treated glass substrate according to the embodiment of the present invention had higher crystallinity than the polycrystalline silicon semiconductor provided on the quartz substrate.
【0038】〔実施例2〕以下、本発明を用いて熱再結
晶p-SiTFTを作製した実施例を、図4を用いて説明す
る。Embodiment 2 Hereinafter, an embodiment in which a thermally recrystallized p-SiTFT is manufactured by using the present invention will be described with reference to FIG.
【0039】本実施例は、610℃の温度で12時間の熱処
理を行ったガラス基板(AN-2ノンアルカリガラス)(1)上
に熱再結晶p-SiTFTを作製したものである。In this embodiment, a heat-recrystallized p-SiTFT is produced on a glass substrate (AN-2 non-alkali glass) (1) which has been heat-treated at a temperature of 610 ° C. for 12 hours.
【0040】まずガラス基板(AN-2ノンアルカリガラス)
に対して610℃の温度で12時間の熱処理を行う。熱処理
の方法は、電気炉において大気圧の不活性気体(N2)中で
行なうものであるが、水素が添加された大気圧または減
圧状態にある不活性気体中でおこなうと、基板の洗浄も
同時に出来る。First, a glass substrate (AN-2 non-alkali glass)
Heat treatment at a temperature of 610 ° C. for 12 hours. The heat treatment method is performed in an electric furnace in an inert gas at atmospheric pressure (N 2 ) .However, when the heat treatment is performed in an inert gas at an atmospheric pressure or a reduced pressure in which hydrogen is added, the substrate is also washed. Can be done at the same time.
【0041】つぎに、RFスパッタ法によりSiO2膜(2)
を200nmの厚さに形成する。成膜条件は、圧力0.5pa,温
度100℃,RF周波数13.56MHz,RF出力400Wである。Next, the SiO 2 film (2) was formed by RF sputtering.
Is formed to a thickness of 200 nm. The film forming conditions are a pressure of 0.5 pa, a temperature of 100 ° C., an RF frequency of 13.56 MHz, and an RF output of 400 W.
【0042】その上にRFスパッタ法によりa-Si活性層
(3)を100nmの厚さに堆積する。成膜条件は、圧力0.5pa,
温度150℃,RF周波数13.56MHz,RF出力400Wである。An a-Si active layer is formed thereon by RF sputtering.
(3) is deposited to a thickness of 100 nm. The deposition conditions were as follows: pressure 0.5pa,
The temperature is 150 ° C, the RF frequency is 13.56MHz, and the RF output is 400W.
【0043】この後前記a-Si膜(3)を窒素雰囲気中にお
いて温度600℃の温度で96時間かけて熱再結晶化をおこ
なった。熱再結晶化は、電気炉において大気圧の不活性
気体(N2)中で行なうものである。Thereafter, the a-Si film (3) was thermally recrystallized in a nitrogen atmosphere at a temperature of 600 ° C. for 96 hours. The thermal recrystallization is performed in an inert gas (N 2 ) at atmospheric pressure in an electric furnace.
【0044】この熱再結晶化させた熱再結晶p-Siに対し
てデバイス分離パターンニングを行い(a)の形状を得
た。Device separation patterning was performed on the thermally recrystallized thermally recrystallized p-Si to obtain the shape of (a).
【0045】つぎに、n+a-Si膜(4)を以下の条件でPCVD
法により50nmの厚さに成膜した。成膜条件は、圧力6.65
pa, 温度350℃,RF周波数13.56MHz,RF出力400W,PH3(5
%):SiH4:H2=0.2:0.3:50 sccmである。Next, the n + a-Si film (4) was subjected to PCVD under the following conditions.
The film was formed to a thickness of 50 nm by the method. The deposition condition was a pressure of 6.65.
pa, temperature 350 ° C, RF frequency 13.56MHz, RF output 400W, PH 3 (5
%): SiH 4 : H 2 = 0.2: 0.3: 50 sccm.
【0046】この後ゲート領域パターニングを行い(b)
の形状を得た。Thereafter, gate region patterning is performed (b).
Was obtained.
【0047】つぎにゲート酸化膜(SiO2)(5)を100nmの厚
さにスパッタ法により以下の条件で成膜し(c)の形状を
得た。膜形成条件は、圧力0.5pa,温度100℃,RF周波数1
3.56MHz,RF出力400Wである。Next, a gate oxide film (SiO 2 ) (5) was formed to a thickness of 100 nm by sputtering under the following conditions to obtain the shape of (c). Film formation conditions are pressure 0.5pa, temperature 100 ° C, RF frequency 1
3.56MHz, RF output 400W.
【0048】つぎにコンタクトホール開けパターニング
を行い(d)の形状をえた。Next, a contact hole was opened and patterning was performed to obtain the shape of (d).
【0049】最後に真空蒸着によりアルミ電極(6)を300
nmの厚さに形成し、パターニングすることにより(e)の
形状を得p-SiTFTを完成させた。Finally, the aluminum electrode (6) was vacuum-deposited to 300
It was formed to a thickness of nm and patterned to obtain the shape of (e) to complete p-SiTFT.
【0050】尚、図4(e)に示すp-SiTFTにおいて、Sは
Source電極、GはGate電極、DはDrain電極である。以
下本実施例である熱処理した基板上に作製したp-SiTFT
(a')と、熱処理をしていないガラス基板(旭硝子のAN-2
ノンアルカリガラス)上に作製したp-SiTFT(b')と、石英
基板上に本実施例と同様な方法で作製したp-SiTFT(c')
の3種類の比較評価の結果を示す。In the p-SiTFT shown in FIG.
G is a source electrode, G is a gate electrode, and D is a drain electrode. Hereafter, the p-SiTFT fabricated on the heat-treated substrate according to the present embodiment
(a ') and a non-heat-treated glass substrate (Asahi Glass's AN-2
P-SiTFT (b ') fabricated on non-alkali glass) and p-SiTFT (c') fabricated on a quartz substrate in the same manner as in this example.
3 show the results of the three types of comparative evaluations.
【0051】比較評価の結果、図5に示すようなID-VG
特性、図6に示す基板別のゲート電圧と電界効果移動度
の関係、並びに図7に示すような電界効果移動度の基板
依存性が得られた。As a result of the comparative evaluation, I D -V G as shown in FIG.
The characteristics, the relationship between the gate voltage and the field-effect mobility for each substrate shown in FIG. 6, and the substrate dependence of the field-effect mobility as shown in FIG. 7 were obtained.
【0052】図5より明らかなように本実施例のp-SiTF
T(a')は、熱処理をしていないガラス基板(旭硝子のAN-2
ノンアルカリガラス)上に本実施例と同様な方法で作製
したp-SiTFT(b')に比べて、ドレイン電流(ID)−ゲート
電圧(VG)特性が大きく改善されており、その電気的特性
は、石英基板上に設けられたp-SiTFT(c')に近づいてい
ることがわかる。As is clear from FIG. 5, the p-SiTF of this embodiment
T (a ') is the glass substrate that has not been heat treated (Asahi Glass's AN-2
Drain current (I D ) -gate voltage (V G ) characteristics are greatly improved compared to p-SiTFT (b ′) fabricated on non-alkali glass) in the same manner as in this example. It can be seen that the characteristic characteristics approach those of p-SiTFT (c ′) provided on a quartz substrate.
【0053】また図6,図7をみると、電界効果移動度
も熱処理をしていないガラス基板(旭硝子のAN-2ノンア
ルカリガラス)上に本実施例と同様な方法で作製したp-S
iTFT(b')に比べて大きく、石英基板上に設けられたp-Si
TFT(c')の電界効果移動度と同様な値を示していること
がわかる。Referring to FIGS. 6 and 7, pS fabricated on a glass substrate (Asahi Glass's AN-2 non-alkali glass) having no field-effect mobility in the same manner as in the present embodiment was used.
p-Si on a quartz substrate, larger than iTFT (b ')
It can be seen that it shows a value similar to the field effect mobility of TFT (c ′).
【0054】本実施例においては、ガラス基板上に設け
たa-Si半導体を熱再結晶化させるための出発材料とした
が、本発明はa-Si半導体以外の非単結晶半導体をガラス
基板上に設けた場合においても有効である。In this embodiment, the starting material for thermally recrystallizing the a-Si semiconductor provided on the glass substrate is used. However, the present invention uses a non-single-crystal semiconductor other than the a-Si semiconductor on the glass substrate. This is also effective in the case where it is provided.
【0055】また、ガラス基板に熱処理を行いガラス基
板の縮み特性を改善する際に、この熱処理を水素が添加
された減圧下の不活性気体雰囲気中で行ない、ガラス基
板の洗浄を熱処理と同時に行うことで、a-Si半導体の再
結晶化に際して悪影響を与える吸着酸素を取り除くこと
が出来る。When the glass substrate is subjected to heat treatment to improve the shrinkage characteristics of the glass substrate, the heat treatment is performed in an inert gas atmosphere under reduced pressure to which hydrogen is added, and the glass substrate is cleaned simultaneously with the heat treatment. This makes it possible to remove adsorbed oxygen that adversely affects the recrystallization of the a-Si semiconductor.
【0056】[0056]
【発明の効果】本発明の構成をとることで、気相化学反
応法あるいはスパッタ法などにより得られた非単結晶半
導体を、熱再結晶化させることによって多結晶半導体を
得る工程において問題となる、ガラス基板の縮みの問題
を解決することができた。According to the present invention, a problem arises in the step of obtaining a polycrystalline semiconductor by thermally recrystallizing a non-single-crystal semiconductor obtained by a gas phase chemical reaction method or a sputtering method. Thus, the problem of shrinkage of the glass substrate could be solved.
【0057】また、ガラス基板に熱処理を行い加熱時の
ガラス基板の縮みを減少させることで、この基板上に設
けられ、熱再結晶化によって得られる多結晶半導体中に
発生する内部応力の発生を抑えることができ、この多結
晶半導体よりなる半導体装置の電気的特性を向上させる
ことができた。The heat treatment is performed on the glass substrate to reduce the shrinkage of the glass substrate during heating, thereby reducing the generation of internal stress generated in the polycrystalline semiconductor provided on the substrate and obtained by thermal recrystallization. Thus, the electrical characteristics of the semiconductor device made of the polycrystalline semiconductor could be improved.
【図1】 本実施例1において作製したガラス基板にお
けるガラス縮み率の温度依存性を示すものである。FIG. 1 shows the temperature dependence of the glass shrinkage ratio of a glass substrate manufactured in Example 1.
【図2】 本実施例1において作製したガラス基板にお
けるガラス縮み率の時間依存性を示すものである。FIG. 2 shows the time dependence of the glass shrinkage rate of the glass substrate manufactured in Example 1.
【図3】 実施例1において作製したガラス基板上の半
導体と、比較例のラマンスペクトルを示したものであ
る。FIG. 3 shows Raman spectra of a semiconductor on a glass substrate manufactured in Example 1 and a comparative example.
【図4】 本実施例2において作製したp-SiTFTの作製
工程を示すものである。FIG. 4 illustrates a process for manufacturing a p-SiTFT manufactured in Example 2.
【図5】 実施例2において作製したp-SiTFTと、比較
例であるp-SiTFTのID(ドレイン電流)-VG(ゲート電圧)特
性を示したものである。[5] and p-SiTFT prepared in Example 2, shows the I D (drain current) -V G (gate voltage) characteristics of the p-SiTFT are comparative examples.
【図6】 実施例2において作製したp-SiTFTと、比較
例であるp-SiTFTのゲート電圧と電界効果移動度との関
係を示したものである。FIG. 6 shows the relationship between the gate voltage and the field-effect mobility of the p-SiTFT fabricated in Example 2 and the p-SiTFT of the comparative example.
【図7】 実施例2において作製したp-SiTFTと、比較
例であるp-SiTFTの電界効果移動度を示したものであ
る。FIG. 7 shows the field-effect mobilities of the p-SiTFT fabricated in Example 2 and a p-SiTFT as a comparative example.
1・・・ガラス基板 2・・・SiO2膜 3・・・a-Si活性層 4・・・n+a-Si膜 5・・・ゲート酸化膜(SiO2) 6・・・アルミ電極 S・・・Source電極 G・・・Gate電極 D・・・Drain電極1 ... glass substrate 2 ... SiO 2 film 3, ... a-Si active layer 4 ··· n + a-Si film 5 ... gate oxide film (SiO 2) 6 ... aluminum electrode S ... Source electrode G ... Gate electrode D ... Drain electrode
Claims (11)
成し、 前記酸化珪素でなる絶縁膜上にアモルファス半導体膜を
形成し、 前記アモルファス半導体膜を結晶化させることを特徴と
する半導体装置の作製方法。A heat treatment for shrinking the glass substrate, forming an insulating film made of silicon oxide on the shrunk glass substrate, forming an amorphous semiconductor film on the insulating film made of silicon oxide, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising crystallizing a film.
成し、 前記酸化珪素でなる絶縁膜上にアモルファスシリコン膜
を形成し、 前記アモルファスシリコン膜を結晶化させることを特徴
とする半導体装置の作製方法。A heat treatment for shrinking the glass substrate, forming an insulating film made of silicon oxide on the shrunk glass substrate, forming an amorphous silicon film on the insulating film made of silicon oxide, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising crystallizing a film.
形成し、 前記第1の絶縁膜上に非単結晶半導体膜を形成し、 前記非単結晶半導体膜を結晶化させ、 結晶化した前記非単結晶半導体膜をパターニングして活
性層を形成し、 前記活性層上にスパッタ法によって第2の絶縁膜を形成
する半導体装置の作製方法であって、 前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜は同一の材料で
なり、前記活性層は前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶
縁膜によって挟まれることを特徴とする半導体装置の作
製方法。A heat treatment for the glass substrate, a first insulating film formed on the glass substrate by a sputtering method, a non-single-crystal semiconductor film formed on the first insulating film, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: crystallizing a film; patterning the crystallized non-single-crystal semiconductor film to form an active layer; and forming a second insulating film on the active layer by sputtering. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the first insulating film and the second insulating film are made of the same material, and the active layer is sandwiched between the first insulating film and the second insulating film. .
の温度で熱処理し、 前記ガラス基板上にスパッタ法によって第1の絶縁膜を
形成し、 前記第1の絶縁膜上に非単結晶半導体膜を形成し、 前記非単結晶半導体膜を結晶化させ、 結晶化した前記非単結晶半導体膜をパターニングして活
性層を形成し、 前記活性層上にスパッタ法によって第2の絶縁膜を形成
する半導体装置の作製方法であって、 前記ガラス基板は前記熱処理によって収縮し、前記活性
層は前記第1の絶縁膜及び前記第2の絶縁膜によって挟
まれることを特徴とする半導体装置の作製方法。4. A heat treatment is performed on the glass substrate at a temperature lower than the strain point of the glass substrate, a first insulating film is formed on the glass substrate by a sputtering method, and a non-single-crystal semiconductor is formed on the first insulating film. Forming a film, crystallizing the non-single-crystal semiconductor film, patterning the crystallized non-single-crystal semiconductor film to form an active layer, and forming a second insulating film on the active layer by sputtering. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: shrinking the glass substrate by the heat treatment; and sandwiching the active layer between the first insulating film and the second insulating film. .
行われることを特徴とする請求項1乃至4記載の半導体
装置の作製方法。5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in an inert gas of nitrogen.
行われることを特徴とする請求項1乃至4記載の半導体
装置の作製方法。6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in an inert gas containing hydrogen.
あることを特徴とする請求項1乃至4記載の半導体装置
の作製方法。7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the glass substrate is made of non-alkali glass.
を特徴とする請求項1乃至4記載の半導体装置の作製方
法。8. The method according to claim 1, wherein the crystallization is performed by heating.
によって形成されることを特徴とする請求項1又は2記
載の半導体装置の作製方法。9. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film made of silicon oxide is formed by a sputtering method.
膜は酸化珪素でなることを特徴とする請求項3又は4記
載の半導体装置の作製方法。10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the first insulating film and the second insulating film are made of silicon oxide.
seのときの温度であることを特徴とする請求項4記載の
半導体装置の作製方法。11. The strain point is such that the viscosity of glass is 4 × 10 14 poi.
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the temperature is se.
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